2019届高考数学专题十五平行垂直关系的证明精准培优专练理.docx

培优点十五 平行垂直关系的证明1平行关系的证明例1：如图，分别是正方体的棱，的中点求证：（1）平面；（2）平面平面【答案】（1）见解析；（2）见解析【解析】证明（1）如图，取的中点，连接，因为，所以，所以四边形为平行四边形，故，因为平面，平面，所以平面（2）由题意可知连接，因为，所以四边形是平行四边形，故又，所以平面平面2垂直关系的证明例2：如图，在三棱柱中，侧棱底面，为棱的中点，（1）求证：平面；（2）求证：平面；（3）在棱上是否存在点，使得平面平面？如果存在，求此时的值；如果不存在，请说明理由【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）存在，【解析】（1）证明：连接与，两线交于点，连接在中，分别为，的中点，又平面，平面，平面（2）证明：侧棱底面，平面，又为棱的中点，平面，平面，又，在和中，即，平面，平面（3）解：当点为的中点，即时，平面平面证明如下：设的中点为，连接，分别为，的中点，且又为的中点，且，四边形为平行四边形，平面，平面又平面，平面平面一、单选题1平面外有两条直线和，如果和在平面内的射影分别是和，给出下列四个命题：；与相交与相交或重合；与平行与平行或重合；其中不正确的命题个数是（ ）A1B2C3D4【答案】D【解析】结合题意逐一分析所给的四个说法，在如图所示的正方体中：对于说法：若取平面为，分别为，分别为，满足，但是不满足，该说法错误；对于说法：若取平面为，分别为，分别为，满足，但是不满足，该说法错误；对于说法：若取平面为，分别为，分别为，满足与相交，但是与异面，该说法错误；对于说法：若取平面为，、分别为，、分别为，满足与平行，但是与异面，该说法错误；综上可得：不正确的命题个数是4本题选择D选项2已知、为两条不同的直线，、为两个不同的平面，则下列命题中正确的是（ ）A若，且，则B若平面内有不共线的三点到平面的距离相等，则C若，则D若，则【答案】D【解析】对于选项A，若，且，则l不一定垂直平面，有可能和平行，该选项错误；对于选项B，若平面内有不共线的三点到平面的距离相等，则、可能相交或平行，该选项错误；对于选项C，若，则有可能在平面内，该选项错误；对于选项D，由于两平行线中有一条垂直平面，则另一条也垂直平面，该选项正确，故答案为D3给出下列四种说法：若平面，直线，则；若直线，直线，直线，则；若平面，直线，则；若直线，则其中正确说法的个数为（ ）A4个B3个C2个D1个【答案】D【解析】若平面，直线，则可异面；若直线，直线，直线，则可相交，此时平行两平面的交线；若直线，则可相交，此时平行两平面的交线；若平面，直线，则无交点，即；故选D4已知、为两条不同的直线，、为两个不同的平面，则下列命题中正确的有（ ）（1），（2），（3），（4），A0个B1个C2个D3【答案】B【解析】由，若相交，则可得，若，则与可能平行也可能相交，故（1）错误；若，根据线面垂直的第二判定定理可得，故（2）正确；若，则或异面，故（3）错误；若，则或，故（4）错误；故选B5如图，在正方体中，分别是的中点，则下列命题正确的是（ ）ABCD【答案】C【解析】A：和是异面直线，故选项不正确；B：和是异面直线，故选项不正确；C：记正方体中，分别是的中点，为平行四边形，平面，平面，平面D：由C知，而面和面相交，故选项不正确；故选C6已知是两条不同的直线，是两个不同的平面，则下列命题正确的是（ ）A若垂直于同一平面，则平行B若平行于同一平面，则平行C若不平行，则在内不存在与平行的直线D若不平行，则不可能垂直于同一平面【答案】D【解析】垂直于同一平面的两平面相交或平行，A不正确；平行于同一平面的两直线可相交、平行或异面，B不正确；平面不平行即相交，在一个平面内平行两平面交线的直线与另一平面平行，C不正确；D为直线与平面垂直性质定理的逆否命题，故D正确故选D7已知是两条不重合的直线，是三个两两不重合的平面，给出下列四个命题：若，则；若，则；若，则；若是异面直线，则其中真命题是（ ）A和B和C和D和【答案】D【解析】逐一考查所给的命题：由线面垂直的性质定理可得若，则，命题正确；如图所示的正方体中，取平面分别为平面，满足，但是不满足，命题错误；如图所示的正方体中，取平面分别为平面，直线分别为，满足，但是不满足，命题错误；若是异面直线，由面面平行的性质定理易知，命题正确；综上可得，真命题是和，本题选择D选项8如图，正方体的棱长为1，线段上有两个动点，且；则下列结论错误的是（ ）ABC三棱锥的体积为定值D的面积与的面积相等【答案】D【解析】在正方体中，平面，而平面，故，故A正确又平面，因此平面，故B正确当变化时，三角形的面积不变，点到平面的距离就是到平面的距离，它是一个定值，故三棱锥的体积为定值（此时可看成三棱锥的体积），故C正确在正方体中，点到的距离为，而到的距离为1，D是错误的，故选D9如图所示，是圆的直径，垂直于圆所在的平面，点是圆周上不同于的任意一点，分别为的中点，则下列结论正确的是（ ）AB与所成的角为C平面D平面平面【答案】D【解析】对于A项，与异面，故A项错；对于B项，可证平面，故，所成的角为，因此B项错；对于C项，与不垂直，不可能垂直平面，故C项错；对于D项，由于，平面，平面，平面，平面，平面平面，故选D10如图，在三棱柱中，侧棱底面，底面三角形是正三角形，是中点，则下列叙述正确的是（ ）A与是异面直线B平面C，为异面直线且D平面【答案】C【解析】对于A项，与在同一个侧面中，故不是异面直线，A错；对于B项，由题意知，上底面是一个正三角形，故平面不可能，B错；对于C项，为在两个平行平面中且不平行的两条直线，故它们是异面直线，C正确；对于D项，所在的平面与平面相交，且与交线有公共点，故平面不正确，D项不正确；故选C11设分别是正方体的棱上两点，且，给出下列四个命题：三棱锥的体积为定值；异面直线与所成的角为；平面；直线与平面所成的角为其中正确的命题为（ ）ABCD【答案】A【解析】由题意得，如图所示，中，三棱锥的体积的为，体积为定值；中，在正方体中，异面直线与所成的角就是直线与所成的角，即，这正确的；中，由可知，直线与不垂直，面不成立，是错误的；中，根据斜线与平面所成的角，可知与平面所成的角，即为，不正确12如下图，梯形中，将沿对角线折起设折起后点的位置为，并且平面平面给出下面四个命题：；三棱锥的体积为；平面；平面平面其中正确命题的序号是（ ）ABCD【答案】B【解析】，平面平面，且平面平面，平面，平面，故不成立，故错误；棱锥的体积为，故错误；由知平面，故正确；由知平面，又平面，又，且、平面，平面，又平面，平面平面，故正确故选B二、填空题13设是两条不同的直线，是两个不同的平面，则下列命题正确的是_(填序号)若，则；若，则；若，则；若，则【答案】【解析】，则，与可能相交也可能异面，不正确；，则，还有与可能相交，不正确；，则，满足直线与平面垂直的性质定理，故正确；，则，也可能，也可能，不正确；故答案为14一个正方体纸盒展开后如图所示，在原正方体纸盒中有如下结论；与所成的角为；与是异面直线；以上四个命题中，正确命题的序号是_【答案】【解析】把正方体的平面展开图还原成原来的正方体，如图：则，与异面，只有正确故答案为15若四面体的三组对棱分别相等，即，给出下列结论：四面体每组对棱相互垂直；四面体每个面的面积相等；从四面体每个顶点出发的三条棱两两夹角之和大而小于；连接四面体每组对棱中点的线段相互垂直平分其中正确结论的序号是_(写出所有正确结论的序号）【答案】【解析】将四面体的三组对棱分别看作平行六面体的对角线，由于三组对棱分别相等，平行六面体为长方体由于长方体的各面不一定为正方形，同一面上的面对角线不一定垂直，从而每组对棱不一定相互垂直错误；四面体的每个面是全等的三角形，面积是相等的正确；由，四面体的每个面是全等的三角形，从四面体每个顶点出发的三条棱两两夹角能够等量代换为同一个三角形内的三个内角，它们之和为错误；连接四面体每组对棱中点构成菱形，线段互垂直平分正确，故答案为16如图，一张矩形白纸，分别为的中点，现分别将，沿折起，且在平面同侧，下列命题正确的是_（写出所有正确命题的序号）当平面平面时，平面当平面平面时，当重合于点时，当重合于点时，三棱锥的外接球的表面积为【答案】【解析】在中，在中，由题意，将沿折起，且在平面同侧，此时四点在同一平面内，平面平面，平面平面，当平面平面时，得到，显然，四边形是平行四边形，进而得到平面，正确的；由于折叠后，直线与直线为异面直线，与不平行，错误的；折叠后，可得，其中，和不垂直，不正确；当重合于点时，在三棱锥中，和均为直角三角形，为外接球的直径，即，则三棱锥的外接球的表面积为，是正确，综上正确命题的序号为三、解答题17如图，四棱锥中，为正三角形且（1）证明：平面平面；（2）若点到底面的距离为2，是线段上一点，且平面，求四面体的体积【答案】（1）见解析；（2）【解析】（1）证明：，且，又为正三角形，又，又，平面，又平面，平面平面（2）如图，连接，交于点，且，连接，平面，则，由（1）点到